單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）題目：電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著氣溫的逐漸上升，風(fēng)扇的需求量也逐漸擴(kuò)大。傳統(tǒng)風(fēng)扇不能根據(jù)外界溫度的變化對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快慢進(jìn)行調(diào)整，也不能對(duì)風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)與否進(jìn)行自動(dòng)控制，這將會(huì)損耗大量的電力資源。針對(duì)這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C51RC單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，利用DS18B20溫度采集模塊，LCD1602顯示屏、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、HC-SR501人體感應(yīng)模塊、舵機(jī)控制模塊、ESP8266WIFI控制模塊組成智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)。當(dāng)有人進(jìn)入室內(nèi)，HC-SR501人體感應(yīng)模塊會(huì)監(jiān)測(cè)到有人出現(xiàn),同時(shí)DS18B20溫度采集模塊將采集到的溫度與系統(tǒng)開(kāi)始設(shè)置的閾值做比較,并將采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示在LCD16-02顯示屏上。當(dāng)室溫高于所設(shè)置的溫度且有人存在的情況下,風(fēng)扇將會(huì)自動(dòng)吹風(fēng)當(dāng)溫度低于所設(shè)置的溫度時(shí)風(fēng)扇仍保持關(guān)閉狀態(tài)。該系統(tǒng)采取了三種工作方式，第一種工作方式為按鍵控制，從左至右按鍵功能依次為搖擺、紅外、定溫、定時(shí)。第二種工作方式為紅外遙控器控制，在遙控器上按下相應(yīng)的功能按鍵，即可控制風(fēng)扇。第三種工作方式為手機(jī)終端APP控制，通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的自動(dòng)啟動(dòng)和停止，旋轉(zhuǎn)方向，改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速等。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)智能風(fēng)扇智能調(diào)控目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章概述 第1章概述1.1課題背景風(fēng)扇已是日常生活中常用到的電器，電風(fēng)扇是通過(guò)通風(fēng)換氣來(lái)驅(qū)熱的。通風(fēng)換氣是電風(fēng)扇的主要功能，也是消費(fèi)者看中它的本質(zhì)原因。電風(fēng)扇具有價(jià)格低和耗電量小的優(yōu)勢(shì)，擁有龐大的目標(biāo)消費(fèi)群?，F(xiàn)行市面上的風(fēng)扇大多是手工操作，模擬調(diào)控為主要控制手段，價(jià)格低廉，功能簡(jiǎn)單，其智能及自動(dòng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上現(xiàn)代人的生活需求和應(yīng)用要求而且在功耗方面，一般的風(fēng)扇的電機(jī)是采用電機(jī)抽頭的小型電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這種調(diào)速方式單一，消費(fèi)者選擇的空間不大，而且在效率方面，節(jié)能方面的表面的確令人不滿(mǎn)意。面對(duì)著市場(chǎng)壓力和消費(fèi)者的需求，放眼市場(chǎng)，各種特設(shè)功能的電風(fēng)扇可謂五花八門(mén)，各種附加的新功能，彰顯了個(gè)性，也在無(wú)形中提高了電風(fēng)扇的檔次。而遙控電風(fēng)扇也必將作為消費(fèi)市場(chǎng)的新寵兒，為電風(fēng)扇行業(yè)增加新的亮點(diǎn)。而將微控制器嵌入到工業(yè)控制中，將會(huì)成為一種不可阻擋的趨勢(shì),微控制器強(qiáng)大的控制能力將會(huì)使工業(yè)產(chǎn)品的功能和性能得到很大的提升。也對(duì)應(yīng)了時(shí)下流行的幾個(gè)趨勢(shì)，自動(dòng)化和智能化，無(wú)線化，寬帶化，低功耗化等趨勢(shì)。1.2課題現(xiàn)狀風(fēng)扇控制，主要有兩點(diǎn)，一是控制方式，二是系統(tǒng)電機(jī)調(diào)速方式，也就是風(fēng)速的調(diào)節(jié)方式，還有一點(diǎn)就是人機(jī)交互方式，風(fēng)扇控制的差別就要體現(xiàn)在這兩個(gè)方面。風(fēng)扇控制系統(tǒng)目前在市場(chǎng)上主要有幾種類(lèi)型，傳統(tǒng)的類(lèi)型即現(xiàn)在大多數(shù)人在使用的手動(dòng)控制類(lèi)型，該類(lèi)型機(jī)子控制方式是手動(dòng)控制，且只能在近距離中控制。其內(nèi)部電機(jī)是帶多抽頭的交流電機(jī)，一個(gè)抽頭對(duì)應(yīng)一個(gè)檔位，以此來(lái)區(qū)分風(fēng)速級(jí)別，也有其他種機(jī)子，是用過(guò)零比較器去控制可控硅的導(dǎo)通角，從而由可控硅去控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速此種類(lèi)型的機(jī)子控制方式單一且在某些特定場(chǎng)合會(huì)帶來(lái)不便,此外其調(diào)速方式比較呆板，不能滿(mǎn)足用戶(hù)需求，而且當(dāng)檔位變化時(shí)，如果設(shè)計(jì)不好，會(huì)有電火花產(chǎn)生，存在安全隱患。此外市面上還有用單片機(jī)結(jié)合傳感器等類(lèi)型的機(jī)子，比如，帶溫度控制傳感器的風(fēng)扇，能根據(jù)室溫控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，這種機(jī)子是將微控制器強(qiáng)大的控制能力注入到了系統(tǒng)中,從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化及智能化區(qū)別只在于控制方式由人工控制變成了溫度調(diào)控,此外由于有了微控制器，電機(jī)的調(diào)速方式可采用不同的調(diào)節(jié)方法，如，采用PWM多種算法等，電路的形式也有了多種選擇，此外還可以增加其他的功能﹐如吹風(fēng)的模式選擇，定時(shí)關(guān)機(jī)，自動(dòng)休眠以節(jié)省電能等，此外還有語(yǔ)音控制的風(fēng)扇控制系統(tǒng)，亮點(diǎn)就在于它的人機(jī)交互改良了，由此微控制器在系統(tǒng)中的應(yīng)用的潛力巨大。第2章總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)要求1.3個(gè)獨(dú)立按鍵控制,自然風(fēng)，睡眠風(fēng)，常風(fēng)模式，（區(qū)別在與直流電機(jī)的停歇時(shí)間不同）并在顯示屏上顯示；2.每種模式有4個(gè)擋位的風(fēng)力大小，獨(dú)立按鍵控制；3.風(fēng)扇的過(guò)熱保護(hù)，繼電器實(shí)現(xiàn)；4.其他創(chuàng)新內(nèi)容（報(bào)警，遠(yuǎn)程控制等）。2.2系統(tǒng)組成與工作原理AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。組成：1個(gè)AT89C51單片機(jī)、6個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)、4個(gè)綠色LED燈、2個(gè)12v直流電機(jī)、1個(gè)LM298N芯片、1個(gè)DS18B20傳感器、1個(gè)LCD1206、4個(gè)1K貼片電阻、1個(gè)4.7K貼片電阻、2個(gè)100R電阻。第3章硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總電路圖以系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，由電源電路，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，顯示電路，鍵盤(pán)。圖1為系統(tǒng)硬件電路圖。圖1總電路圖3.2主要單元電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可劃分為兩部分:一部分是與單片機(jī)直接接口的數(shù)字電路范圍內(nèi)電路芯片的設(shè)計(jì)。如存儲(chǔ)器和并行接口的擴(kuò)展、定時(shí)系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展,一般的外部設(shè)備的接口，甚至于A/D、D/A芯片的接口。另一部分是與模擬電路相關(guān)的電路設(shè)計(jì)包括信號(hào)整形、變換、隔離和選用傳感器，輸出通道中的隔離和驅(qū)動(dòng)以及執(zhí)行元件的選用。(1)從應(yīng)用系統(tǒng)的總線觀念出發(fā)，各局部系統(tǒng)和通道接口設(shè)計(jì)與單片機(jī)要做到全局一盤(pán)棋。例如,芯片間的時(shí)間是否匹配,電平是否兼容,能否實(shí)現(xiàn)總線隔離緩沖等,避免“拼盤(pán)”戰(zhàn)術(shù)。(2)盡可能選用符合單片機(jī)用法的典型電路。(3)盡可能采用新技術(shù),選用新的元件及芯片。(4)抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，如看門(mén)狗電路、去耦濾波、通道隔離、合理的印制板布線等。(5)當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展的各類(lèi)接口芯片較多時(shí)，要充分考慮到總線驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)負(fù)載超過(guò)允許范圍時(shí)，為了保證系統(tǒng)可靠工作,必須加總線驅(qū)動(dòng)器。3.3.1鍵盤(pán)模塊鍵盤(pán)中每?個(gè)按鍵都是?個(gè)常開(kāi)的開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，則處于閉合狀態(tài)，對(duì)于?組鍵或?個(gè)鍵盤(pán)，需要通過(guò)接?電路與單?機(jī)相連，以便把鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)通知單?機(jī)。單?機(jī)可以采?查詢(xún)或中斷?式了解有?鍵輸?并檢查哪?個(gè)鍵被按下，并通過(guò)轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)?執(zhí)?該鍵的功能程序，執(zhí)?完?返回到原始狀態(tài)。圖2按鍵模塊3.3.2顯示模塊根據(jù)不同的擋位顯示其相對(duì)應(yīng)的數(shù)字。圖3顯示模塊3.3.3報(bào)警電路在圖4中，P3.0接三極管的極端輸入端，P3.0輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器通電而發(fā)音，當(dāng)，P3.0輸出低電平時(shí)，三極管截至，蜂鳴器停止發(fā)音。圖4蜂鳴器報(bào)警

第4章軟件設(shè)計(jì)4.1軟件總體設(shè)計(jì)圖5程序流程圖4.2各功能模塊的軟件設(shè)計(jì)#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitKey1=P2^6;

sbitKey2=P2^7;

sbitKey3=P3^5;

sbitKey4=P3^6;

sbitKey5=P3^7;

sbitBEEP=P1^7;

sbitMOTO_SWITCH=P1^0;

sbitMOTO_EN=P1^2;

sbitseg1=P2^0;

sbitseg2=P2^1;

bitstart_flag =0;

ucharPWM_num=0;

ucharFan_mode=0;

ucharFan_speed=0;

uintRunTime1=0;

uintRunTime2=0;4.2.1控制按鈕延遲函數(shù)voidTime0_init()

{

TMOD|=0x02;

TH0=155;

TL0=155;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

ucharKEY_Scan()

{

staticucharkey_up=1;

if(key_up&&(Key1==0||Key2==0||Key3==0||Key4==0||Key5==0))

{

key_up=0;

if(Key1==0)return1;

elseif(Key2==0)return2;

elseif(Key3==0)return3;

elseif(Key4==0)return4;

elseif(Key5==0)return5;

}elseif(Key1==1&&Key2==1&&Key3==1&&Key4==1&&Key5==1)key_up=1;

return0;

}

4.2.2調(diào)整風(fēng)速級(jí)別voidDis_data(ucharmode,ucharlevel)

{

constucharSEG_Table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

constucharmode_Table[3]={0xbf,0xf6,0xb6};

staticuchartemp=0;

P0=0xff;

switch(temp++)

{

case0:

seg1=1;seg2=0;P0=mode_Table[mode];

break;

case1:

seg1=0;seg2=1;P0=SEG_Table[level];

temp=0;

break;

}

}

4.2.3主函數(shù)

voidmain(void)

{

ucharkey_num=0;

Time0_init();

while(1)

{

key_num=KEY_Scan();

switch(key_num)

{

case1:

if(start_flag==0)

{

start_flag=1;

Fan_mode=0;

Fan_speed=1;

MOTO_SWITCH=0;

}

break;

case2:

start_flag=0;

Fan_speed=0;

MOTO_SWITCH=1;

break;

case3:

if(Fan_mode==1)

{

if(++Fan_speed>4)Fan_speed=1;

}

Fan_mode=1;

break;

case4:

if(Fan_mode==0)

{

if(++Fan_speed>4)Fan_speed=1;

}

Fan_mode=0;

break;

case5:

if(Fan_mode==2)

{

if(++Fan_speed>4)Fan_speed=1;

}

Fan_mode=2;

break;

default:

key_num=0;

break;

}

if(start_flag)

{

if(RunTime1==60)

{

MOTO_SWITCH=1;

}

elseif(RunTime1==70)

{

MOTO_SWITCH=0;

RunTime1=0;

}

if(RunTime2==60)

{

BEEP=1;

}

elseif(RunTime2==70)

{

BEEP=0;

RunTime2=0;

}

}

else

{

RunTime1=0;

RunTime2=0;

BEEP=0;

MOTO_SWITCH=1;

}

Dis_data(Fan_mode,Fan_speed);

}

}

4.2.4無(wú)效時(shí)間中斷

voidtime0(void)interrupt1

{

staticuchartemp_pwm=0;

staticuinttemp=0;

if(++temp>=10000)

{

temp=0;

RunTime1++;

RunTime2++;

}

if(++temp_pwm>=10)

{

temp_pwm=0;

}

PWM_num=Fan_mode*3+Fan_speed;

if(temp_pwm<PWM_num)

{

MOTO_EN=1;

}

else

{

MOTO_EN=0;

}

}

第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)通電調(diào)試圖6通電調(diào)試運(yùn)行圖5.2系統(tǒng)未通電調(diào)試圖7未通電調(diào)試圖本設(shè)計(jì)基于STC89C51/52(與AT89S51/52、AT89C51/52通用，可任選)單片機(jī),共3個(gè)按鍵:設(shè)置、加、減。按一下設(shè)置可以設(shè)置上限，再按下設(shè)置下限,均可以按鍵加減調(diào)整,利用PWM調(diào)速，當(dāng)溫度低于下限時(shí)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)溫度處于上、下限之間時(shí)1檔轉(zhuǎn)動(dòng)(50%的轉(zhuǎn)速)，當(dāng)溫度超過(guò)上限時(shí)，全速轉(zhuǎn)動(dòng)?？偨Y(jié)在將近一周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì),終于完成了電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，雖然沒(méi)有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求,但還是收獲良多。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我更進(jìn)一步地熟悉了單片機(jī)芯片的工作原理和其具體的使用方法。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，這鍛煉了自己獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的習(xí)慣。還有了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。在此要感謝老師，感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立學(xué)習(xí)工作的能力，樹(shù)立良好的學(xué)習(xí)心態(tài)，虛心求教，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還有不足之處，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這